在最近几年中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在挤出中的应用已经非常的重要。然而在2002年塑料膜材与片材的4800万吨的全球消费量当中，PET与通用塑料聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯相比，仍只占有相对小的比例。另外一方面，PET又被预计在接下几年里有最大的发展潜力。在2000年，PET加工商的主要应用领域是纤维、编织和包装带材料，约有1100万吨；主要用于个人卫生品的人造短纤维，约有800万吨 ；接下来是主要用于饮料瓶生产的瓶坯，差不多有700万吨，瓶坯在用完后常被再次加工成膜材与片材。到2008年，单用于瓶坯的PET消费量预计约为1100万吨，这对应的是57%的增长率。  
          
        随着原材料消耗量不断增长，人们越来越关注于找到替代性和能效更高的PET加工方法，因为带预干燥的单螺杆挤出机的标准工作方法是非常耗能的。然而，由吸湿性PET吸收的水份将在加工过程中缩短分子链长度，严重影响产品性能。  
在分别展现各种加工方法之前应当注意到，在讨论替代性概念时，是产品决定了去选择哪一种工艺。产品确定了原材料、生产设备和工艺参数。  
          
        在选择原材料时，出现了碎料或回收料在加工中是否能被适量使用的问题。食品接触和所需的光学性能是与原材料成分有关联的一些基准。 
  除了重复利用的问题以外，高能效PET加工概念的问题也被提出来。这里对生产设备的选择是在带预干燥的系统和不带预干燥的系统中间进行的。  
          
        薄膜主生产的下游操作中的工艺控制能够影响最终产品的性能。例如，在水平抛光辊架中，第三只抛光辊能绕着中央辊旋转。这令冷却过程及由此产生的产品性能可以被控制。  
          
        产品性能规范主要在机械与物理性能方面确定了原材料，例如机械强度、伸长率和抗穿刺性。产品的化学性能以对中性口感的需求和排除与食品的反应为特征。特别是在极高温下加工PET引起乙醛的生成，会感觉微甜。光学性能，如清晰度、光泽度和透明度，对于产品都是极为的重要。 

       不同的生产设备 
         
        传统的生产工艺是带预干燥的挤出。干燥机置于单螺杆挤出机之前，并将PET干燥至水份含量小于100ppm。寻求的最佳水平是50ppm。PET的问题是水份不仅残留在表面，而且渗透到材料当中（芯部水份）。这令在175℃的温度之下的干燥过程成为必要。边角废料可以通过结晶器被回收到工艺当中。 
         
        这种工艺选择有着多样的优点： 
         
        ◆ 它们包括了在加工所有固定粘度值从0.6至1.05的商用原料如PET-A、PET-C和PET-G时的高灵活性。然而，在需要预干燥的材料进行更换时有着限制。在这种情况里，需要有两台独立的干燥器，因为如果一种材料要花4小时来干燥，那么原料更换将要引起4小时的停机。 

        ◆ 因为原料和碎料中所含水份不会对最终产品起作用，所以产生了质量稳定优良的薄膜。 

        ◆ 固有粘度的降低可以较低（固有粘度损失约为0.02-0.03）。 

        ◆ 因为预加热材料的原因，挤出机的能耗略为较低。 

        ◆ 先进的螺杆设计可以不用更换螺杆就加工聚丙烯（PP）和聚酰胺（PA）。 

 在不用预干燥的挤出当中，通过真空系统把水份在加工过程中抽出。这里的重要因素是真空程度、排气点的位置和熔体池的自由表面积。后者部分是由螺杆的几何条件所决定的。 
         
        排气式单螺杆挤出机（有排气段）。使用带排气段的单螺杆挤出机对于聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯（PC）的加工来说，已经成为标准做法有很长时间了。螺杆设计以三段式螺杆类型为基础，根据被加工材料的不同，其由剪切段或带剪切间隙的滑环所封闭。紧接着就是排气段，该段特点是螺槽更深。封闭是一个深入压缩与计量的区段，它必须平稳地传输熔体，并在泵压或模头背压下不会震动。排气挤出机的任务是从挤出过程中除去尽可能多的挥发性成份。在PET的加工过程中，这些成份指的是水蒸汽和低分子成份。 
         
        具有多个排气段的排气式单螺杆挤出机。当大的聚合物表面置于真空中时，排气效率变得更为起作用。对于无预干燥的PET加工来说，要做到这个的有效方法就是通过增加排气口的数量。 
         
        在由德国塑料加工研究所（IKV）完成的由德国政府提供资金的一个项目中，具有三个排气口的挤出装置被开发出来。在对实验用挤出机进行测试之后，试生产就将很快在一个试验车间里完成。 
 双螺杆挤出机。双螺杆挤出机在配混方面为人熟知已经很久了。在过去10年中，它们被越来越多地综合应用于生产概念中。尽管初期以“直接挤出”为人知，通过在线配混简化操作，但今天也只是单纯作为塑化装置而被应用，成为大直径高产率单螺杆挤出机的竞争对手。螺杆与套筒的部分结构使塑化装置能在短期内适应新的工艺技术条件。 
         
        对于PET加工来说，双螺杆挤出机概念意味着两个或三个排气点可以被综合到塑化装置中。因为其表面率比单螺杆挤出机较大，这种概念能产生出的效果与有PET预干燥的工艺所能获得的效果接近或相同。 
         
        无预干燥的挤出与传统有预干燥的工艺相比，有着以下的优点： 
         
        ◆ 不用预干燥减小了系统的占地； 

        ◆ 原材料的更换可更为灵活地完成； 

        ◆ 因为不用预干燥，包括不用单螺杆工艺需要的结晶器，投资成本更低； 

        ◆ 能耗（kWh/kg）被降低。在只有300 kg/h的低产出量之下，干燥器需要56kW的安装电源，这对应的能耗约为0.185kWh/kg。双螺杆概念15kW的电源用于真空和熔体泵，对应的能耗是0.048kWh/kg。根据产出量（能耗）与电价，这种加工方法的潜在节省可以迅速达到10万欧元/年； 

        ◆ 因为均质化性能极佳，容易在双螺杆挤出机上对PET和PE混合部分进行处理。 
         
        挤出中的问题 
         
        正是因为原材料由产品所确定，所以原材料质量和制造工艺能影响着产品性能。 
         
        当加工研磨料时，必须预计到其它原材料中的污染物。它们可能是PE材料或最差情况下PVC材料的标签残余物，或者是沙粒，它们使连续稳定的工艺成为泡影。研磨料颜色差别大，也可能阻碍着色均匀的挤出物的生成。研磨料中杂质的不同比例也影响着计量装置的传输与计量性能，并可能在薄膜上产生小斑点。 

       在不用预干燥对PET研磨料进行加工时，材料最初的水份含量对工艺有着最大的影响。根据加工和储存条件不同，水份含量可以轻松地以1000ppm的幅度波动，由此最终影响挤出工艺和产品性能。 
         
        另外一方面，如果生产废料被直接加入到工艺当中，而没有长时间的储存，原材料可以假定有着一致的质量，挤出工艺易于被改善，造就均匀优良的产品质量。 
         
        总结：固有粘度（IV）值不应被用作产品优质的评判标准，因为与熔体流动指数测量法相似，它只是反映单点测量。加工性能与满足机械、化学和光学性能上的产品规范要重要得多。薄膜生产商必须了解他的产品参数，并能针对这个背景来选择合适的工艺。产品决定着原材料、生产设备与工艺参数。

---- 文章出处：中国压铸模具网 www.mould.org.cn 欢迎转载